Este 25 de enero 2017, imagen cortesía del Dr. Ed Marti, muestra un reloj de celosía óptica de estroncio, almacenado en el laboratorio de Jun Ye en la Universidad de Colorado, Roca.
Se necesitarían 15 mil millones de años para que el reloj que ocupa el laboratorio del sótano de Jun Ye en la Universidad de Colorado perdiera un segundo, aproximadamente cuánto tiempo ha existido el universo.
Para esta invención, el científico chino-estadounidense, junto con Hidetoshi Katori de Japón, dividirá $ 3 millones como co-ganadores del Premio Breakthrough 2022 en Física Fundamental.
Trabajando de forma independiente, las dos técnicas desarrolladas que utilizan láseres para atrapar y enfriar átomos, luego aproveche sus vibraciones para impulsar lo que se conoce como "relojes de celosía óptica, "las piezas de cronometraje más precisas jamás construidas.
En comparación, Los relojes atómicos actuales pierden un segundo una vez cada 100 millones de años.
Pero, ¿qué se gana con una mayor precisión?
"Es realmente un instrumento que te permite sondear el tejido básico del espacio-tiempo en el universo, "Le dijo a la AFP.
En el laboratorio de Ye Los investigadores han demostrado que el tiempo se mueve más lento cuando el reloj se acerca al suelo unos centímetros, de acuerdo con las predicciones de la relatividad de Einstein.
Aplicado a la tecnología actual, estos relojes podrían mejorar la precisión de la navegación GPS en un factor de mil, o ayudar a aterrizar sin problemas un avión espacial no tripulado en Marte.
Esta foto del folleto sin fecha obtenida el 8 de septiembre de 2021 muestra al científico chino-estadounidense Jun Ye, el inventor de un reloj superpreciso.
Una breve historia del tiempo
Mejorar la precisión y exactitud del cronometraje ha sido un objetivo desde que los antiguos egipcios y chinos fabricaban relojes de sol.
Un avance clave llegó con la invención del reloj de péndulo en 1656, que se basa en un peso oscilante para mantener el tiempo, y unas décadas más tarde, los cronómetros eran lo suficientemente precisos como para determinar la longitud de un barco en el mar.
A principios del siglo XX se produjo el advenimiento de los relojes de cuarzo, que cuando son sacudidos con electricidad resuenan en muy específicos, altas frecuencias, o número de tics en un segundo.
Los relojes de cuarzo son omnipresentes en la electrónica moderna, pero todavía son algo susceptibles a las variaciones causadas por el proceso de fabricación, o condiciones como la temperatura.
El siguiente gran salto en el cronometraje vino de aprovechar los movimientos de los átomos energizados para desarrollar relojes atómicos, que son inmunes a los efectos de tales variaciones ambientales.
Los físicos saben que un solo una frecuencia muy alta hará que las partículas llamadas electrones que orbitan el núcleo de un tipo específico de átomo salten a un estado de mayor energía, encontrar una órbita más alejada del núcleo.
Este 25 de enero 2017, imagen cortesía del Dr. Ed Marti, muestra un reloj de celosía óptica de estroncio, almacenado en el laboratorio de Jun Ye en la Universidad de Colorado, Roca.
Los relojes atómicos generan la frecuencia aproximada que hace que los átomos del elemento Cesio salten a ese estado de mayor energía.
Luego, un detector cuenta el número de átomos energizados, ajustando la frecuencia si es necesario para hacer el reloj más preciso.
Tan preciso que desde 1967, un segundo se ha definido como 9, 192, 631, 770 oscilaciones de un átomo de cesio.
Explorando el universo y la tierra
Los laboratorios de Katori y Ye han encontrado formas de mejorar aún más los relojes atómicos moviendo las oscilaciones al extremo visible del espectro electromagnético. con frecuencias cien mil veces más altas que las utilizadas en los relojes atómicos actuales, para hacerlos aún más precisos.
Se dieron cuenta de que necesitaban una forma de atrapar los átomos, en este caso, del elemento estroncio y manténgalos quietos a temperaturas ultrabajas para ayudar a medir el tiempo correctamente.
Si los átomos caen debido a la gravedad o se mueven de alguna otra manera, habría una pérdida de precisión, y la relatividad causaría efectos distorsionantes en el cronometraje.
Para atrapar los átomos, los inventores crearon una "red óptica" hecha por ondas láser que se mueven en direcciones opuestas para formar una estructura estacionaria, forma de cartón de huevos.
Ye está entusiasmado con el uso potencial de su reloj. Por ejemplo, sincronizar los relojes de los mejores observatorios del mundo hasta las fracciones de segundo más diminutas permitiría a los astrónomos conceptualizar mejor los agujeros negros.
Mejores relojes también pueden arrojar nueva luz sobre los procesos geológicos de la Tierra.
La relatividad nos dice que el tiempo se ralentiza cuando se acerca a un cuerpo masivo, por lo que un reloj suficientemente preciso podría indicar a los científicos la diferencia entre roca sólida y lava volcánica debajo de la superficie, ayudando a predecir una erupción.
O de hecho, medir los niveles de los océanos, o cuánta agua fluye debajo de un desierto.
El próximo gran desafío, Vosotros dice miniaturizará la tecnología para poder sacarla de un laboratorio.
El científico admite que a veces es difícil explicar los conceptos fundamentales de la física al público.
"Pero cuando se enteran de los relojes, pueden sentir que es algo tangible, pueden hacer una conexión con eso, y eso es muy gratificante, " él dijo.
© 2021 AFP
